O echipă de cercetători de la Virginia Tech, condusă de profesorul Jonathan Boreyko, a reușit să reproducă în laborator un fenomen natural surprinzător: mișcarea spontană a gheții topite. Rezultatele, publicate în revista ACS Applied Materials & Interfaces, deschid posibilități pentru aplicații în dezghețarea rapidă, colectarea de energie și sisteme anti-îngheț.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Experimentul a pornit de la o observație simplă. Un disc de gheață așezat pe o placă metalică părea să stea nemișcat, chiar dacă începea să se topească și forma o peliculă de apă dedesubt. După un minut de aparentă inactivitate, cercetătorii au constatat că bucata de gheață s-a deplasat brusc pe suprafață, ca și cum ar fi fost împinsă de o forță invizibilă.
Fenomenul a fost inspirat de „pietrele care se mișcă singure” din Racetrack Playa, Valea Morții, unde bolovani de dimensiunea unor pepeni lasă urme lungi pe sol, deși terenul este plat. În 2014, profesorul Richard Norris de la Scripps Institute of Oceanography a demonstrat că aceste roci se mișcă datorită plăcilor de gheață formate după ploi, care, purtate de vânt, le împing înainte.
Pornind de la această descoperire, echipa lui Boreyko a încercat să reproducă un mecanism similar, dar fără influența vântului. Cercetătorii au gravat plăci de aluminiu cu caneluri asimetrice, în formă de săgeată, dispuse într-un model de tip „os de pește”. Acestea dirijau curgerea apei provenite din topirea gheții și determinau deplasarea discului.
„Acest flux direcțional de apă a purtat discul de gheață odată cu el. O analogie bună este plutirea pe un râu, doar că aici fluxul este generat de canale și nu de gravitație,” a explicat doctorandul Jack Tapocik, membru al echipei de cercetare.
Un rezultat neașteptat a apărut atunci când plăcile gravate au fost acoperite cu un strat hidrofob. În loc să accelereze mișcarea, discul de gheață a rămas blocat pe suprafață. Totuși, această situație a dus la descoperirea unui efect nou, denumit „slingshot effect” (efectul praștie) .
Profesorul Boreyko a descris mecanismul astfel: „Trucul interesant este că, atunci când apa curge dincolo de marginea frontală a discului de gheață, se formează o baltă. Această diferență de tensiune superficială îl dislocă și îl face să sară peste suprafață.”
Spre deosebire de pietrele din Valea Morții, care se deplasează încet, suprafețele dezvoltate la Virginia Tech au reușit să propulseze gheața mult mai rapid, fenomen pe care echipa l-a denumit „cea mai rapidă gheață de pe Pământ.”
Potrivit cercetătorilor, această descoperire ar putea avea numeroase aplicații practice.
În primul rând, suprafețele cu caneluri ar putea fi utilizate pentru dezghețarea rapidă a echipamentelor sau a aeronavelor. De asemenea, fenomenul de auto-propulsie a gheții ar putea fi valorificat pentru colectarea energiei, transportul microfluidic fără consum de putere și crearea de suprafețe auto-curățabile.
Profesorul Boreyko subliniază că, dincolo de spectacolul vizual oferit de gheața care se mișcă singură, adevărata valoare a cercetării stă în potențialul aplicativ: „Vedem această formă unică de propulsie ca pe o posibilă metodă pentru colectarea energiei și pentru dezvoltarea unor tehnologii eficiente împotriva gheții și a acumulărilor de apă.”
Cu această descoperire, echipa de la Virginia Tech a reușit să transforme un mister natural într-o soluție științifică, oferind noi direcții de cercetare pentru domenii precum energia, aviația și ingineria materialelor.
Sursa: InterestingEngineering
